หน่วยที่ 1

หน่วยท่ี 1 1 ช่ือวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 20101-2006 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยท่ี 1 สอนคร้ังท่ี 1 ชื่อเร่ือง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง หวั ข้อเรื่อง 1.1 ความสาคญั ของพลงั งาน 1.2 แหล่งทรัพยากรพลงั งาน 1.3 พลงั งานจากเช้ือเพลิง สาระสาคญั 1.พลงั งานคือความสามารถของระบบทางกายภาพที่สามารถนามาใชไ้ ด้ แบ่งออกเป็นพลงั งานจาก ธรรมชาติและพลงั งานท่ีมนุษยส์ ร้างข้ึน 2. แหล่งทรัพยากรพลงั งาน เป็นพลงั งานที่เคยใชแ้ หล่งพลงั งานหลกั ของโลก เช่น แหล่งถ่านหิน แหล่งก๊าซธรรมชาติ แหล่งน้ามนั แหล่งพลงั น้า ไมฟ้ ื น 3. พลงั งานเช้ือเพลิงท่ีสาคญั คือ แหล่งเช้ือเพลิงฟอสซิส ซ่ึงเป็นแหล่งเช้ือเพลิงใต้พภิ พ ไดแ้ ก่ น้ามนั ดิบ กา๊ ชธรรมชาติ ถ่านหิน รวมท้งั หินน้ามนั และแหล่งเช้ือเพลิงนิวเคลียร์ สมรรถนะทพ่ี งึ ประสงค์ (ความรู้ ทกั ษะ คุณธรรม จริยธรรม จรรยาบรรณวชิ าชีพ) 1. เพื่อใหน้ กั ศึกษาสามารถอธิบายถึงความสาคญั ของพลงั งานไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง 2. เพือ่ ใหน้ กั ศึกษาสามารถบอก แหล่งทรัพยากรพลงั งานไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง 3. เพื่อใหน้ กั ศึกษาสามารถอธิบายพลงั งานจากเช้ือเพลิงไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง 4. เพ่อื ใหน้ กั ศึกษามีรับผดิ ชอบ และตรงตอ่ เวลา

2 หน่วยท่ี 1 หน่วยที่ 1 ช่ือวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 2101-2006 สอนคร้ังท่ี 1 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง ชื่อเรื่อง พลงั งาน (Energy) 1.พลงั งาน (Energy) 1.1 ความสาคัญของพลงั งาน พลงั งาน หมายถึง ความสามารถในการทางานเพื่อใหเ้ กิดคุณประโยชนต์ ามความตอ้ งการได้ พลงั งาน เป็นปัจจยั ท่ีสาคญั ที่สุดในการดารงอยขู่ องมนุษย์ และส่ิงมีชีวติ บนโลกหากปราศจากพลงั งาน มนุษยก์ ็คงไม่ สามารถมีชีวติ อยอู่ ยา่ งสะดวกสบาย เช่น ที่เป็นอยใู่ นปัจจุบนั ได้ พลงั งานท่ีมนุษยน์ ามาใชใ้ นยคุ แรกไดแ้ ก่พลงั งานจากแรงงานตนเอง และแรงงาน จากสัตวเ์ ล้ียง เช่น ชา้ ง มา้ ววั ควาย เป็นตน้ ววิ ฒั นาการดา้ นพลงั งานเกิดข้ึนอยา่ งต่อเน่ือง ตลอดเวลา ผลจากการคน้ ควา้ วจิ ยั และประดิษฐก์ รรมต่าง ๆ ทาใหม้ นุษยส์ ามารถนาพลงั งานจากแหล่งอื่น ๆ มาใชม้ ากข้ึน เช่น พลงั งานน้า พลงั งานลม พลงั งานแสงอาทิตย์ พลงั งานปิ โตรเลียม พลงั งานนิวเคลียร์ เป็นตน้ รูปท่ี 1.1 แสดงการใชแ้ รงงานจากสตั วเ์ ล้ียง(http:www.nanagarden.com: 25 / 12 / 2552) พลงั งานจากปิ โตรเลียม เป็นพลงั งานที่มนุษยน์ ามาใชม้ ากท่ีสุดในปัจจุบนั โดยนามากลนั่ แยกเป็นน้ามนั เช้ือเพลิงและก๊าชเช้ือเพลิง เช้ือเพลิงเม่ือลุกไหมจ้ ะใหพ้ ลงั งานความร้อน ซ่ึงสามารถ นาไปหุงตม้ อบแหง้ หรือเปล่ียนรูปเป็นพลงั งานกลเพ่อื ขบั เคล่ือนเครื่องจกั รกล ยานพาหนะ และ ผลิตกระแสไฟฟ้ า

3 หน่วยท่ี 1 หน่วยท่ี 1 ชื่อวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อล่ืน รหสั วชิ า 2101-2006 สอนคร้ังท่ี 1 ชื่อหน่วย พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง ชื่อเร่ือง พลงั งาน (Energy) 1.2 แหล่งทรัพยากรพลงั งาน 1.2.1เช้ือเพลิงฟอสซิลเม่ือเผาไมแ้ ลว้ จะใหพ้ ลงั งานความร้อนและกา๊ ซคาร์บอนไดออกไซดข์ ้ึนสู่ บรรยากาศเป็นปริมาณมหาศาล เช้ือเพลิงฟอสซิลเม่ือนามาใชแ้ ลว้ จะหมดไปไม่สามารถสร้าง ทดแทนใหมไ่ ด้ น้ามนั เป็นเช้ือเพลิงท่ีใชง้ านสะดวกท่ีสุด ก๊าซธรรมชาติจะใหพ้ ลงั งานสะอาดที่สุด ส่วนถ่านหินเป็นเช้ือเพลิงท่ีมีปริมาณมากท่ีสุดในโลก แตก่ ารเผาไหมถ้ ่านหินทาใหเ้ กิดมลพิษมากที่สุดดว้ ย รูปท่ี 1.2 แสดงการทาเหมืองถ่านหิน(http://featured.matternetwork.com: 06 / 01 / 2553) 1.2.2 แหล่งพลงั งานที่ไมใ่ ช่ฟอสซิล ไดแ้ ก่พลงั งานธรรมชาติ เช่น พลงั งานน้า พลงั งานลม พลงั งาน ความร้อนไตพ้ ิภพ พลงั งานแสงอาทิตย์ พลงั งานคลื่น พลงั งานนิวเคลียร์ และพลงั งานชีวมวล เป็นตน้ พลงั งานชีวมวลเป็นพลงั งานจากสิ่งมีชีวติ เช่น ไมฟ้ ื น วสั ดุเหลือเศษจากการเกษตร(แกลบ, ชานออ้ ย) น้ามนั พชื แอลกอฮอล์ และก๊าซชีวภาพ เป็นตน้

หน่วยที่ 1 4 ชื่อวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อล่ืน รหสั วชิ า 2101-2006 ชื่อหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยที่ 1 สอนคร้ังท่ี 1 ช่ือเร่ือง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง รูปท่ี 1.3 เขื่อนภมู ิพล(http://www.dwr.go.th: 06 / 01 / 2553) 1.2.3 ดวงอาทิตย์ เป็นตน้ กาเนิดของพลงั งานบนโลก เราสามารถเปล่ียนพลงั งานไฟฟ้ าดว้ ยเซล แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ซ่ึงจะไดพ้ ลงั งานไฟฟ้ าประมาณ 1,000 วตั ต์ ตอ่ ตารางเมตรตอ่ วนั หรือสามารถใช้ พลงั งานแสงอาทิตยใ์ นรูปพลงั งานความร้อนโดยตรง เช่น เครื่องทาความร้อน เคร่ืองอบแหง้ เป็นตน้ พลงั งานแสงอาทิตยเ์ ป็นพลงั งานสะอาดไมส่ ร้างมลภาวะใด ๆ และเป็นพลงั งานที่ ยง่ั ยนื ใชไ้ ดไ้ มม่ ีวนั หมดสิ้น

หน่วยท่ี 1 5 ช่ือวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 2101-2006 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยที่ 1 สอนคร้ังที่ 1 ชื่อเรื่อง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง รูปที่ 1.4 โรงไฟฟ้ าพลงั งานแสงอาทิตย(์ http://www.geen.in.th/node: 06 / 01 / 2553) 1.2.4 พลงั งานความร้อนใตพ้ ภิ พ เป็นพลงั งานธรรมชาติที่เกิดจากความร้อนใตเ้ ปลือกโลก เกิดจากหิน หลอมเหลว (Magma) ของแกนโลกแทรกตวั ข้ึนมาตามรอยแตกของช้นั หิน เมื่อน้าใตด้ ินไหลผา่ นช้นั หินที่ ร้อน จะเกิดการถ่ายเทความร้อนจนกลายเป็นไอน้าแทรกตวั ข้ึนมาตามรอยแตกของช้นั หินพุง่ ข้ึนมาบนผวิ โลก ในลกั ษณะของน้าพรุ ้อน เราสามารถนาพลงั งานความร้อนใตพ้ ิภพมาใชป้ ระโยชน์ไดโ้ ดยเจาะน้าร้อนและไอ น้ามาใชผ้ ลิตกระแสไฟฟ้ าดว้ ยกงั หนั ไอน้า หรืออาจใชพ้ ลงั งานความร้อนโดยตรงเพอ่ื อบแหง้ ผลิตผลทางการ เกษตร

หน่วยที่ 1 6 ช่ือวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อล่ืน รหสั วชิ า 2101-2006 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยท่ี 1 สอนคร้ังที่ 1 ช่ือเรื่อง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ชั่วโมง รูปที่ 1.5 น้าพรุ ้อนสันกาแพง(การท่องเท่ียวแห่งประเทศไทย:2550 1.2.5. พลงั งานชีวมวล (Biomass Energy) เป็นพลงั งานที่ไดจ้ ากส่ิงท่ีมีชีวติ ซ่ึงเก็บสะสมแสงอาทิตยใ์ น ของพลงั งานเคมี ไดแ้ ก่ ไมพ้ ้ืน วสั ดุเหลือเศษจากการเกษตร เช่น แกลบ ฟางขา้ ว ชานออ้ ย กาบและ กะลามะพร้าว เป็นตน้ เมื่อนาวสั ดุเหล่าน้ีมาเผาไหมจ้ ะไดพ้ ลงั งานความร้อนไปใชป้ ระโยชน์ในรูปแบบต่าง ๆ ต่อไป พลงั งานชีวมวลเป็นพลงั งานท่ีสามารถสร้างข้ึนใหม่ไดท้ ดแทนส่วนท่ีใชไ้ มไ่ ด้ เน่ืองจากวงจรชีวติ ของพชื มีระยะส้นั รูปท่ี 1.6 ไมฟ้ ื น(พลวฒั น์ : 08 / 01 / 2553) รูปที่ 1.7 กาบมะพร้าว(พลวฒั น์ : 08 / 01 / 2553)

7 หน่วยที่ 1 หน่วยที่ 1 ชื่อวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 2101-2006 สอนคร้ังท่ี 1 ชื่อหน่วย พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง ชื่อเรื่อง พลงั งาน (Energy) 1.2.6 พลงั งานน้า การสร้างเข่ือนกกั เกบ็ น้าไวบ้ นที่สูงจะเกิดพลงั งานศกั ย์ ยง่ิ สูงกย็ งิ่ มีพลงั มาก เรา สามารถนาพลงั งานน้ามาหมุนกงั หนั เพอื่ ผลิตไฟฟ้ าได้ โรงไฟฟ้ าพลงั งานน้าถือวา่ พลงั งานสะอาดไม่เกิด มลพษิ และจดั วา่ เป็นพลงั งานทดแทนหมุนเวยี นใชง้ านไดต้ ลอดตราบใดที่ฝนตกตอ้ งตามฤดูกาล รูปที่ 1.8 แสดงการผลิตไฟฟ้ าจากเขื่อน(http://www.dnfe5.nfe.go.th: 06 / 01 / 2553) การทางานของโรงไฟฟ้ าพลงั น้าจากรูปที่ 1.8 สามารถอธิบายไดด้ งั น้ี 1. น้าจากดา้ นบนของตวั เข่ือนจะไหลผา่ นทอ่ ส่งน้าโดยผา่ นลิ้นเปิ ดปิ ดน้า และผา่ นตะแกรงกรองส่ิง สกปรกพวกขยะหรือสิ่งแปลกปลอม ไม่ใหเ้ ขา้ ไปสู่กงั หนั ซ่ึงจะทาใหเ้ กิดความเสียหายกบั กงั หนั ได้ 2. น้าจะไหลผา่ นท่อส่งน้าดว้ ยความเร็วสูงไปยงั กงั หนั ผา่ นท่อดา้ นใหญ่ของหอยโข่ง แรงดนั และ ความเร็วน้าจะเพิม่ ข้ึนเน่ืองจากตวั หอยโข่งจะบีบลาน้าใหเ้ ลก็ ลงตามขนาดของมนั น้าที่มีแรงดนั และความดนั สูงจะถูกฉีดเขา้ ปะทะใบกงั หนั โดยผา่ นลิ้นควบคุมแรงดนั น้าเพอ่ื ปรับความเร็วกงั หนั 3. เม่ือน้าท่ีมีแรงดนั สูงปะทะกงั หนั กงั หนั จะหมุนทาใหเ้ กิดพลงั งานกลไปขบั เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า ซ่ึงจะ เปลี่ยนพลงั งานกลใหเ้ ป็นพลงั งานไฟฟ้ าและจะถูกส่งเขา้ สู่ระบบจ่ายไฟฟ้ าตอ่ ไป 4. น้าที่ปะทะกงั หนั แลว้ ความเร็วจะลดลงและไหลลงส่วนล่างของกงั หนั ออกไปตามท่อ ระบายน้าลงสู่แมน่ ้าทา้ ยเข่ือนต่อไป

8 หน่วยท่ี 1 หน่วยที่ 1 ชื่อวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 2101-2006 สอนคร้ังท่ี 1 ชื่อหน่วย พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ชั่วโมง ช่ือเรื่อง พลงั งาน (Energy) 1.2.7 พลงั งานลม ลมเป็นพลงั งานธรรมชาติที่สามารถนามาใชไ้ ดโ้ ดยไม่มีวนั หมดสิ้น เป็นพลงั งานท่ี สะอาดบริสุทธ์ิ เราสามารถสร้างกงั หนั ลมเพือ่ ผลิตกระแสไฟฟ้ า หรือนาพลงั งานกลจากกงั หนั ไปใช้ ประโยชน์โดยตรง เช่น สูบน้าเพ่อื การเกษตร เป็นตน้ หลกั การของกงั หนั ลมคือ เม่ือมีลมพดั ผา่ นใบพดั จะ ทาใหใ้ บพดั หมุน ซ่ึงจะทาใหเ้ พลาหมุน ทาใหเ้ กิดพลงั งานกลท่ีนามาใชป้ ระโยชนไ์ ด้ 1.ใบพดั 2. เพลาแกนหมุน 3. หอ้ งส่งกาลงั 4. หอ้ งเคร่ือง 5. เครื่องกาเนิดไฟฟ้ า 6. ระบบควบคุมไฟฟ้ า 7. ระบบเบรก 8. แกนคอหมุนรับทิศทางลม 9. เครื่องวดั ความเร็วลมและ รูปที่ 1.9 แสดงส่วนประกอบของกงั หนั ลม ทิศทางลม ที่มา : การอนุรักษพ์ ลงั งานในโรงงานอุตสาหกรรม (กรมพฒั นาพลงั งานทดแทนและอนุรักษพ์ ลงั งาน) หลกั การทางานของกงั หนั ลมผลิตไฟฟ้ าน้นั เมื่อมีลมพดั ผา่ นใบกงั หนั พลงั งานจลนท์ ี่เกิดจากลมจะทาให้ ใบพดั ของกงั หนั เกิดการหมุน และไดเ้ ป็นพลงั งานกลออกมา พลงั งานกลจากแกนหมุนของกงั หนั ลมจะถูก เปล่ียนรูปไปเป็นพลงั งานไฟฟ้ า โดยเครื่องกาเนิดไฟฟ้ าท่ีเชื่อมตอ่ อยกู่ บั การหมุนของกงั หนั ลมจา่ ย กระแสไฟฟ้ าผา่ นระบบควบคุมไฟฟ้ า และจา่ ยกระแสไฟฟ้ าเขา้ สู่ระบบตอ่ ไป โดยปริมาณไฟฟ้ าท่ีผลิตไดจ้ ะ ข้ึนอยกู่ บั ความเร็วของลม ความยาวของใบพดั และสถานที่ติดต้งั กงั หนั ลม

หน่วยท่ี 1 9 ชื่อวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อล่ืน รหสั วชิ า 2101-2006 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยท่ี 1 สอนคร้ังท่ี 1 ชื่อเร่ือง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง กงั หนั ลมสามารถผลิตไฟฟ้ าไดท้ ี่ความเร็วต้งั แต่ 2 เมตร/วนิ าที ถึง 12 เมตร/วนิ าที และขนาดของกงั หนั ลมสามารถสร้างขนาดเล็กต้งั แต่ 400 วตั ต์ จนถึงขนาดใหญ่ 10 MW ได้ ขอ้ ดีของการใชพ้ ลงั งานลมคือ เป็นพลงั งานท่ีสะอาดไมม่ ีมลพษิ เป็นพลงั งานท่ีไม่ตอ้ งลงทุน เกิดตาม ธรรมชาติไม่มีวนั หมด และเป็นพลงั งานกลท่ีสามารถใชไ้ ดท้ นั ทีโดยไม่ตอ้ งเปลี่ยนรูป เช่นการสูบน้า การโม่ แป้ ง เป็นตน้ รูปท่ี 1.10 โรงงานผลิตไฟฟ้ าดว้ ยพลงั งานลม(http://www.nickiohanson.blospot.com :05 / 01 / 2553)

10 หน่วยท่ี 1 หน่วยที่ 1 ช่ือวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อล่ืน รหสั วชิ า 2101-2006 สอนคร้ังท่ี 1 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง ช่ือเร่ือง พลงั งาน (Energy) 1.3 พลงั งานจากเชื้อเพลงิ เช้ือเพลิง หมายถึง สารใด ๆ ก็ตามเมื่อทาปฏิกิริยากบั ออกซิเจน คือเผาไหมก้ บั ออกซิเจนหรืออากาศ แลว้ ใหพ้ ลงั งานความร้อนออกมา และสามารถนาความร้อนใชป้ ระโยชน์ไดเ้ ช้ือเพลิงประกอบดว้ ย ธาตุ 2 ชนิด คือ คาร์บอน ( C) และไฮโดรเจน (H) ซ่ึงอาจอยใู่ นรูปธาตุอิสระหรือสารประกอบไฮโดรคาร์บอน เช่น น้ามนั ดิบ และก๊าซธรรมชาติ เช้ือเพลิงเม่ือเผาไหม้ แลว้ ไดไ้ อเสียเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2) และ ไอน้า (H2O) เช้ือเพลิงแบ่งเป็น 3 ชนิด ตามสถานะทางกายภาพในความดนั และอุณหภมู ิปกติ ไดแ้ ก่ เช้ือเพลิงเหลว เช้ือเพลิงแขง็ และเช้ือเพลิงก๊าซ เช้ือเพลิงแขง็ ไดแ้ ก่ ไมฟ้ ื น ถ่านไม้ ถ่านหิน เศษวชั พืช และวสั ดุเหลือเศษจากการเกษตร เช่น แกลบ ชานออ้ ย เป็นตน้ ไมฟ้ ื น ถ่านไม้ รูปท่ี 1.12 แสดงเช้ือเพลิงแขง็ (พลวฒั น์ : 08 / 01 / 2554)

หน่วยที่ 1 11 ชื่อวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 2101-2006 ชื่อหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยที่ 1 สอนคร้ังท่ี 1 ช่ือเรื่อง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ชั่วโมง เช้ือเพลิงเหลวไดแ้ ก่ น้ามนั เช้ือเพลิงท่ีกลน่ั จากปิ โตเลียม เช่น แก๊สโซลีนน้ามนั ดีเซล น้ามนั ก๊าด น้ามนั เตา รวมถึงน้ามนั ไดจ้ ากพืช น้ามนั ปาลม์ น้ามนั ถวั่ เหลือง น้ามนั มะพร้าว และแอลกอฮอล์ เป็นตน้ รูปที่ 1.13 สถานีจาหน่ายเช้ือเพลิงเหลว(พลวฒั น์ : 08 / 01 / 2554)

หน่วยท่ี 1 12 ช่ือวชิ า เช้ือเพลิงและวสั ดุหล่อลื่น รหสั วชิ า 2101-2006 ช่ือหน่วย พลงั งาน (Energy) หน่วยท่ี 1 สอนคร้ังท่ี 1 ชื่อเร่ือง พลงั งาน (Energy) จานวน 2 ช่ัวโมง เช้ือเพลิงกา๊ ซไดแ้ ก่ กา๊ ซธรรมชาติ กา๊ ซชีวภาพ ก๊าซชีวมวล และก๊าซท่ีเป็นผลพลอยไดจ้ ากการผลิต ในอุตสาหกรรม เช่นกา๊ ซจากเตาถลุงเหล็ก เป็นตน้ รูปที่ 1.14 แสดงเช้ือเพลิงกา๊ ซ(http://www.udclick.com: 12 / 01 / 2553)

13